原核生物は、膜結合核と細胞小器官を欠く単細胞生物です。原核生物は、生物の 2 つの基本的な区分の 1 つを表し、膜結合核と異なるオルガネラを持つ細胞を含む単細胞生物または多細胞生物である真核生物とは対照的です。
原核生物は、細菌と古細菌の 2 種類の生物にさらに分類されます。原核生物のいくつかの例には、一般的なバクテリア E.大腸菌 古細菌 M.スミシー 人間が腸内の多糖類を分解するのを助け、Deinococcus radiodurans 、極端な放射線抵抗性で知られるバクテリアの一種です。
原核生物は地球上に存在する最初の種類の生物であったため、原核生物は生命そのものと同じくらい古いです。最初の原核生物は約 40 億年前に出現し、それ以来、他のどの種類の生命よりも長い間地球を支配していました。原核生物は非常に長い間存在しているため、進化にはさまざまな形で原核生物が形成され、適応する時間がありました。
原核生物は、さまざまな代謝経路、細胞壁構造、細胞付属物、移動技術、遺伝メカニズム、生殖メカニズムなど、驚くほど多様な特性を示します。実際、原核生物は、ほとんどが肉眼では見えないという事実にもかかわらず、おそらく地球上で最も多様な生物のグループです。この驚くべき多様性は、繁殖速度が速く、環境への適応性が高く、環境からの圧力を克服するために非常に迅速に変異する能力によるものです。また、真核生物は、原核細胞が他の単細胞生物を飲み込んだことから生まれたと考えられており、これは細胞内共生と呼ばれる理論です。
原核生物の解剖学 – 細菌と古細菌
原核生物は、原核細胞で構成されているため、そのように名付けられました。細胞には、原核細胞と真核細胞の 2 つの基本的な種類があります。真核細胞は、DNA の膜結合核といくつかの明確に定義された独立した細胞小器官を含んでいます。真核細胞は、人間を含むすべての複雑な多細胞生物の基本的な構成要素です。
一方、原核細胞は真核細胞よりもはるかに「単純」です。原核細胞は膜結合核を持たないため、その DNA、RNA、および関連タンパク質は、細胞質に囲まれた細胞内マトリックス内を自由に浮遊します。原核細胞には、明確に定義された特殊な細胞小器官もありませんが、原核細胞の一部の細胞領域は、特定の機能を実行するために緩く特殊化されているようです。すべての原核細胞は、いくつかの例外を除いて、厚く硬い細胞壁を持っています。
すべての原核生物は単細胞 (つまり、1 つの細胞のみで構成される) であるため、すべての原核細胞自体が個々の原核生物です。すべての原核細胞は、細胞の二分裂によって無性生殖します。原核生物は、その DNA の余分なコピーを作成し、文字通り 2 つに分割され、それぞれの部分に DNA の完全なゲノムが含まれます。得られた子孫は、基本的に親生物の遺伝的に同一のクローンですが、DNA コピーと細胞分裂のエラーにより遺伝子変異が生じる可能性があります。
原核生物は、真核生物における性的遺伝子組換えに類似した形の DNA 混合に関与しています。原核生物は、自分の DNA の一部を取り、それを別の原核生物の DNA に導入することができます。これは、有性生殖を行う種の親から子孫への遺伝子の「垂直」伝達とは対照的に、「水平」遺伝子伝達と呼ばれるプロセスです。 DNA の共有は複雑なプロセスであり、主にバクテリアで研究されてきました。多くの細菌は、その DNA の配列を別の生物の DNA に直接挿入することを可能にする複雑な遺伝的適応を示します。 DNA の水平共有は、原核生物が何百万年もかけて進化してきた適応です。
それらは厳密には単細胞と考えられていますが、一部の原核生物は、単一の実体のように振る舞う細胞コロニーでグループ化することが知られています.たとえば、原核生物は、コロイド状マトリックス (すなわち「バイオ フィルム」) に浮遊している間に凝集することがあります。これらのバイオ フィルムは、構造が非常に不均一である可能性があり、時間と空間による表現型の変化と、さまざまな環境に適応する能力を含んでいます。異なる原核生物は、多細胞真核生物の細胞間コミュニケーションと同様の方法で互いに信号を送ることさえあります。この種のコロニーの比較的複雑な挙動は、一部の生物学者に、実際には多細胞の原核生物が存在すると主張するように導きました。これらのコロニーが別個の個々の生命体を構成するかどうかは、原核生物に対する私たちの理解を変える可能性があります。具体的には、医学でそれらをどのように扱うか。原核生物のコロニーは、コロニー全体が反応して治療を妨害する可能性があるため、個々の細胞よりも治療がはるかに困難になる可能性があります.
原核生物は、主に細菌と古細菌の 2 種類の生物に分けられます。ちなみに、バクテリアと古細菌のカテゴリーは、生命の 3 つの基本ドメインのうちの 2 つを構成し、もう 1 つのカテゴリーは、すべての単細胞および多細胞真核生物を含むドメイン真核生物です。細菌と古細菌は、その細胞構造と特定の進化の歴史によって区別されます。
バクテリア
現代の細胞生物学が登場する前は、細菌は一種の植物として分類されていました。細菌が植物とは異なる細胞構造を持っていることが発見されたのは、個々の細胞を観察するのに十分強力な顕微鏡が導入された後でした.原核生物であるため、細菌は単細胞であり、膜結合核と特殊な細胞小器官を欠いています。細菌は、球形から棒状、円錐形まで、さまざまな幾何学的形状をしています。多くは、移動や環境との相互作用に使用する特殊な鞭毛を持っています。
多くの人は、バクテリアを危険な迷惑と見なしています。多くの種類の細菌が人間に病気を引き起こすことは事実ですが、既存の細菌の大部分は完全に無害であるか、場合によっては有益です.人体には多くの有益なバクテリアが含まれており、そのほとんどは腸内に存在し、栄養素の消化と吸収を助けます.実際、人間の体内には、人間の細胞よりも約 30% 多くの細菌細胞が存在すると推定されています。 39 兆のバクテリアから 30 兆の人間の細胞まで。
細菌の決定的な特徴の 1 つは、その厚い細胞壁です。細菌の細胞壁は、糖とアミノ酸から作られたポリマーであるペプチドグリカンと呼ばれる化学物質で主に構成されています。細菌は、その細胞壁の構造と組成に応じて、2 つのタイプに分類されます。グラム陽性およびグラム陰性。グラム陽性菌とグラム陰性菌の指定は、染色時の細菌の外観に関連しています。グラム陽性菌は染色剤を保持しているため、明るい紫色に見えます。グラム陰性菌は染色剤を保持せず、半透明のピンクに見えます。
グラム陽性菌は、テイコ酸と比較的低濃度のリン脂質を含む厚い多層細胞壁を持っています。グラム陽性菌の平均的な細胞壁の厚さは、約 100～120 Å です。グラム陽性菌は、細胞壁が緻密で複雑な構造をしているため、抗生物質の影響を受けやすくなっています。ほとんどのクラスの抗生物質は、細胞壁の構造と維持に干渉するため、細菌は抗体や環境損傷を受けやすくなります.
対照的に、グラム陰性菌は、リン脂質膜に囲まれた比較的薄い細胞壁を持っています。細胞壁が薄いため、グラム陰性菌は機械的破壊を受けやすくなりますが、リン脂質膜の存在により、抗生物質が細胞壁と相互作用することがより困難になります。したがって、グラム陰性菌は、細菌の細胞壁の構造を破壊することを作用機序とする従来の抗生物質に対して、より耐性を持つ傾向があります。
古細菌
古細菌の存在は、実際には生物学のかなり新しい発展です。長い間、古細菌は古細菌と呼ばれる特定の種類のバクテリアと見なされていました。古細菌は、生物学者のカール・ウーズとジョージ・フォックスによって、1977 年にバクテリアとは別のものであることが初めて確認されました。形状とサイズはバクテリアに非常に似ていますが、古細菌は独自の系統発生系統を持ち、真核生物に見られるものにより類似した細胞メカニズムを含んでいます。さらに、現在、病原性古細菌は知られていません。つまり、古細菌はバクテリアのように人を病気にしないことを意味します。
古細菌は、ほとんどの生物が破壊される条件と環境を好む極限環境生物であることで知られています。他の種類の生物。古細菌はすべて極限環境微生物であると当初考えられていましたが、古細菌は泥、草原、淡水湖などの比較的平凡な環境に生息していることがわかっています。ほんの一握りの古細菌も人間の体内に住んでおり、主に消化を助けます.
ほとんどの古細菌には細胞壁がありますが、ペプチドグリカンが欠けている傾向があります。古細菌の実際の細胞壁の組成は種によって大きく異なりますが、ほとんどの古細菌の細胞壁の構造はグラム陽性菌の構造と似ています。古細菌はまた、大きな代謝の多様性を示しています。好気性古細菌もあれば、嫌気性古細菌もあります。主に硫黄やアンモニアなどの無機物を食べて生きている人もいれば、メタンや二酸化炭素を食べている人もいます。古細菌の種は太陽からエネルギーを得ますが、このプロセスは植物細胞で見られる酸素を生成する光合成とは異なります.
